Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
симметрии волновой функции, тогда были еще совсем неизвестны.
Другими важными моментами нашей дискуссии стали затем правила Орнштейна
для интенсивности мультиплетов и теория дисперсии Крамерса. В обоих
случаях Паули и я придерживались того мнения, что переход от модельной
механики в духе условий Бора-Зоммерфельда, имеющей только символическое
значение и потому справедливой лишь качественно, к истинной квантовой
механике удавалось здесь совершить путем догадки; принцип соответствия
Бора следовало бы уточнять математически до тех пор, пока из него не
начнут получаться правильные формулы. Следовательно, не было исключено,
что когда-нибудь переход к полной математической схеме квантовой
"механики будет совершен просто путем удачной догадки.
Весной 1925 г., изучая в первую очередь разложение в ряд Фурье
кеплеровской орбиты в атоме водорода, я пытался получить формулы для
интенсивности спектральных линий водорода в надежде просто угадать в
конце концов правильные квантовотеоретические формулы для интенсивности.
Конечно, задача Кеплера оказалась для этого чересчур сложной, но при этом
само собой возникло представление о том, что совокупность "элементов
перехода" может характеризовать координаты электрона так же хорошо, как
ряд Фурье в классической физике. Не вполне ясно сформулированным
результатом этого вычисления явилось сведение эмпирически получаемой
информации к матрице координат электрона или вообще к матрицам, которые
следовало строить для любой величины, имеющей физический смысл.
В мае 1925 г. я применил эти представления к более простой проблеме - к
ангармоническому осциллятору. Вынужденное пребывание на острове
Гельголанд в конце мая 1925 г., причи-
56
В. Гейзенберг
ной которого явилось легкое заболевание лихорадкой, предоставило мне
желанную возможность проделать подробные вычисления ангармонического
осциллятора в соответствии с новыми представлениями. Хотя сначала мне не
удалось доказатр в совершенно общем виде, что матрица энергии при этом
обязательно будет диагональной, т. е. что энергия будет сохраняться, весь
процесс выглядел настолько разумным, что, возвратившись в Гёттинген уже
24 июня, я написал о нем в письме к Паули.
Письмо начиналось так: "Основная аксиома состоит в том, что при
вычислении каких-либо величин, например энергии, частоты и т. д., должны
использоваться только соотношения между принципиально наблюдаемыми
величинами". Ответ Паули был явно положительным и поощрял мою дальнейшую
работу в этом направлении. Как известно, математическое оформление в
замкнутую теорию было завершено в последующие месяцы Борном и Иорданом в
Гёттингене и независимо Дираком в Кембридже. Сам я был тогда несколько
удручен тем, что мне никак не удавалось вывести из новой теории простой
спектр водорода. Однако уже в октябре того же года Паули преподнес мне
сюрприз: законченную квантовую механику атома водорода. Мой ответ от 3
ноября начинался словами: "Едва ли нужно писать, как сильно я радуюсь
новой теории водорода и насколько велико мое удивление, что Вы смогли так
быстро ее разработать".
Приблизительно в то же время появилась работа Гаудсмита о вращательном
моменте электрона. Эта работа также подверглась живому обсуждению в
письмах Паули. Однако теория спина электрона будет рассматриваться в
другом месте этой книги. Четвертая степень свободы, предложенная Паули,
приобрела теперь простой, наглядный смысл, правомерность которого во всех
деталях была выяснена в наших письмах. *
Летом 1925 г. важным предметом обсуждения явились уже основы волновой
механики. Поддержанная работой Эйнштейна мысль, что опыты Рамзауэра, с
одной стороны, а также Девиссона и Кунсмана, с другой, должны объясняться
дифракцией электронов, медленно пробивала себе дорогу. Весной 1926 г.
последовали знаменитые работы Шредингера об атоме водорода и тем самым
завершилось создание законченного математического аппарата волновой
механики. Мы с Паули усиленно обсуждали теорию Шредингера. Признавая в
первую очередь большой математический прогресс, мы относились скептически
к физической интерпретации. Меня очень беспокоила попытка сделать
физическим основанием теории волновые представления.
Воспоминания об эпохе развития квантовой механики 57
В письмах, написанных летом 1926 г., читаем: "Чем больше я размышляю о
физической части теории Шредингера, тем ужаснее она мне кажется. Ведь
Шредингер просто выбрасывает за борт все квантовотеоретическое: т. е.
фотоэлектрический эффект, ионизационные толчки Франка, опыты Штерна-
Герлаха и т. д. После этого нетрудно построить теорию; однако она-то и не
согласуется с опытом. Большое достижение теории Шредингера состоит в
вычислении матричных элементов".
Так мы стали, естественно, интересоваться все еще непонятной
интерпретацией математического аппарата квантовой и волновой механики.
Летом 1926 г. Борн развил свою теорию процессов столкновения и,
усовершенствовав прежние идеи Бора, Крамерса и Слетера, дал правильную
